Использование труб ПНД в ГНБ

11.07.2022

Значительная часть коммуникаций в городах России проложена еще в советское время. Сильная изношенность приводит к высокой аварийности, снижению пропускной способности и загрязнению воды. На напорных трубопроводах регулярно происходят протечки и разрывы.

Во многом такая ситуация объясняется использованием стальных труб. Сталь подвергается интенсивной коррозии, что выливается в перечисленные проблемы. Стальные трубопроводы давно устарели не только физически, но и морально.

Реальную альтернативу металлическим предшественникам представляют трубы ПНД из полиэтилена. Трубная продукция из этого материала успешно применяется при бестраншейных технологиях прокладки коммуникаций, включая метод горизонтального направленного бурения – ГНБ.

Преимущества труб ПНД перед стальными

Длительный период службы. Полиэтиленовые трубы прослужат намного дольше стальных аналогов. Гарантированный срок беспроблемной эксплуатации в трубопроводах для холодного водоснабжения и канализации составляет 50 лет.

Удобный монтаж. Ввиду легкого веса требуется гораздо меньшее тяговое усилие для протяжки по сравнению с образцами из стали. Высокая гибкость позволяет без проблем огибать препятствия. Трубы ПНД легко режутся, что упрощает подгонку по размеру. Прокладка по технологии ГНБ многократно ускоряется.

Прочный сварной шов. Полиэтилен прекрасно поддается сварке, причем прочность по шву более высокая, чем у самой трубы ПНД. Наличие шва не отражается на гибкости в месте сварки.

Меньшее число стыков. Трубная продукция из полиэтилена длиннее, высокая гибкость позволяет намотку в бухту длиной от 50 метров. В результате сокращается количество сварных узлов.

Финансовый выигрыш. Стоимость прокладки трубопровода с учетом расходов на трубы значительно ниже.

Коррозионная стойкость. Полиэтилен химически инертен, не вступает в контакт с большинством агрессивных сред, поэтому антикоррозионная защита не требуется. Отсутствие коррозии снижает расходы на обслуживание и ремонт.

Высокая пропускная способность. На гладкой внутренней поверхности не скапливается ил с известковыми отложениями и взвесями. Труба постоянно самоочищается, не теряется напор.

Гигиеничность. Санитарно-гигиенические показатели существенно лучше по сравнению с продукцией из стали. Отсутствие отложений ила в лучшую сторону влияет на чистоту, запах и вкус жидкости.

Стойкость к гидроабразивному износу. Трубы в напорных трубопроводах истираются главным образом на сужениях и изгибах, причем намного медленнее, если сравнивать со стальными аналогами. В ливневой канализации трубы за 50 лет службы изнашиваются меньше чем на 0.5 мм.

Устойчивость к гидроударам. Эластичная и упругая полиэтиленовая труба смягчает гидроудар. Ударная волна распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем в стальном трубопроводе, что снижает силу гидроудара.

Амортизация деформаций. За счет упругости труба ПНД возвращается в изначальное положение после поверхностной нагрузки на грунт.

Отсутствие блуждающих токов. Изделия не нуждаются в защите от электрохимической коррозии. Отсутствует угроза короткого замыкания, что особенно опасно для газопроводов.

Устойчивость к морозам. У труб из полиэтилена хорошая теплоизоляция. Замерзшая в трубопроводе жидкость не разрывает стенки.

Где применяются трубы ПНД

Использование труб из полиэтилена при ГНБ регламентируется СП 341.1325800.2017 и ГОСТ 18599-2001. Продукцию можно применять для трубопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения и канализации, газопроводов, кабельных линий. При наличии технического обоснования допускается укладка труб ПНД повышенной прочности в качестве защитных футляров.

Изделия пригодны для транспортировки жидкостей и газов, по отношению к которым полиэтилен проявляет химическую стойкость. Температура рабочей среды располагается в диапазоне от 0 °С до +40 °С. Для сетей горячего водоснабжения и отопления полиэтиленовые трубы не годятся. Продукция рассчитана на номинальное давление до 2.5 МПа (25 бар).

Для газопроводов действуют другие ограничения по давлению газа – до 0.6 МПа для сетей внутри поселений и до 1.2 МПа для межпоселковых линий. Трубы ПНД и фитинги для газораспределительных сетей должны соответствовать нормам ГОСТ Р 58121.2-2018.

Характеристики используемых труб

Для прокладки трубопроводов методом ГНБ используют полиэтиленовые трубы без защиты, с соэкструзионными слоями и с защитной термопластовой оболочкой. У изделий с соэкструзионными слоями разные характеристики слоев, в первую очередь прочность.

На трубы без защиты наносятся маркировочные полосы – желтые для газопроводов и синие для питьевых водопроводов. Аналогичными цветами обозначается защитное покрытие. Для технологических трубопроводов маркировка цветом не требуется.

К настоящему времени понятие трубы ПНД устарело. С вводом в действие ГОСТ 18599-2001 прежняя классификация сменилась градацией по минимальной длительной прочности (MRS). При подборе по параметрам в расчет также берут показатель SDR – отношение наружного диаметра к толщине стенки.

В ГНБ используют продукцию из ПЭ 80 или ПЭ 100, цифры указывают на величину MRS. Изделия из ПЭ 100 выдерживают давление на один шаг больше, чем аналоги с такой же толщиной стенки из ПЭ 80. Расчетные характеристики берутся из нормативной документации.

Производители сейчас массово переходят на выпуск трубной продукции из ПЭ 100, это объясняется экономической целесообразностью. Широкие перспективы открываются перед трубами четвертого поколения из ПЭ 100, на которые нанесен тонкий защитный слой.

У изделий четвертого поколения следующие преимущества:

• Запас прочности стал больше на 15–20 процентов
• Вдвое снизилось напряжение на внутренней стороне труб
• Повысилась стойкость к наружному температурному воздействию
• Возросла надежность при смещениях подвижного грунта или сейсмоактивности

При изготовлении труб для технических нужд разрешается добавлять вторсырье. На производство изделий для питьевого водоснабжения идет только первичное сырье.

Продукция выпускается в бухтах или прямых отрезках. Диаметр труб для газоснабжения составляет 16–630 мм, для остальных целей – от 10 до 1600 мм.

Технология прокладки

На прокладку трубопроводов диаметром до 160 мм, прежде всего газопроводов, рекомендуется пускать длинномерные трубы в бухтах, не требующие соединений. При прокладке методом ГНБ сварка звеньев производится преимущественно встык. Это более надежно, поскольку вклинивание перед соединительной муфтой обломков скальной породы и гравия либо обрушение стенок скважины при аварийной остановке может повредить или вовсе разорвать трубопровод.

Технология самой прокладки стандартна для ГНБ. Трубопровод протягивают в пробуренной под землей скважине, в ходе работ пользуются локационным оборудованием. Бентонитовый буровой раствор создает дополнительный режущий эффект и облегчает прохождение скважины. Траектория может изгибаться в плане и профиле, что позволяет обходить естественные и искусственные препятствия.

Этапы работ:

• Пилотное бурение. Осуществляется первичная проходка скважины. Трасса бура отслеживается и корректируется оператором с помощью локационной системы.
• Расширение скважины. Буровую головку заменяют на расширитель и проходят пробуренный канал до тех пор, пока скважина не увеличится до нужного диаметра.
• Затягивание трубопровода. Перед последней проходкой к расширителю подцепляют трубопровод и протягивают в скважину. Одновременно в скважину можно затянуть до шести трубопроводов.

При угрозе механических повреждений используют полиэтиленовые трубы с защитным покрытием либо протягивают трубопровод в защитном футляре. К подобным мерам прибегают при прокладке коммуникаций методом ГНБ в абразивном или мерзлом грунте, в горах, при наличии твердых включений или подвижности грунта.

Футляр также потребуется при прохождении трассы под железнодорожными и автомобильными магистралями или в случае пересечения ранее проложенных инженерных сетей. Если в грунте залегают напорные воды, легкая труба ПНД может всплыть. В такой ситуации лучше использовать стальную продукцию.

Замена изношенных трубопроводов

Трубы ПНД удобны и при замене старых коммуникаций новыми. В этом случае трубопровод прокладывают по технологии ГНБ в старом канале. Возможны два способа прокладки – реновация и релайнинг.

Реновация

При обновлении происходит с разрушением ветхих коммуникаций. К приводной штанге прикрепляют нож, который в процессе обратного прохождения скважины делает продольный разрез трубопровода.

На следующем этапе через скважину протягивают расширитель. Остатки изношенных труб вдавливаются в грунт с одновременной протяжкой нового трубопровода такого же или более крупного диаметра.

Релайнинг

Метод используется при замене коммуникаций трубопроводом меньшего диаметра. К релайнингу часто прибегают, если прежний трубопровод был стальным или бетонным. В этом варианте обходятся без разрушения изношенного трубопровода.

Если старые трубы выдерживают рабочее давление, внутреннюю поверхность стенок проходят ершиком и протягивают новый трубопровод без несущих свойств. В результате обеспечивается герметичность и чистота жидкости, стенки становятся гладкими.

При сильном износе коммуникаций в старом трубопроводе протягивают толстостенные изделия. Прочность труб ПНД должна выдерживать давление рабочей среды.